使用DHCP動(dòng)態(tài)管理主機(jī)地址

推廣 2023-10-26編輯：重慶網(wǎng)站建設(shè)標(biāo)簽： WordPress 主機(jī) 地址

本章講解動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP，Dynamic Host Configuration Protocol），該協(xié)議用于自動(dòng)管理局域網(wǎng)內(nèi)主機(jī)的IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)地址及DNS地址等參數(shù)，可以有效地提升IP地址的利用率，提高配置效率，并降低管理與維護(hù)成本。

本章詳細(xì)講解了在Linux系統(tǒng)中配置部署dhcpd服務(wù)程序的方法，剖析了dhcpd服務(wù)程序配置文件內(nèi)每個(gè)參數(shù)的作用，并通過(guò)自動(dòng)分配IP地址、綁定IP地址與MAC地址等實(shí)驗(yàn)，讓各位讀者更直觀地體會(huì)DHCP的強(qiáng)大之處。

本章目錄結(jié)構(gòu)

• 14.1 動(dòng)態(tài)主機(jī)地址管理協(xié)議
• 14.2 部署dhcpd服務(wù)程序
• 14.3 自動(dòng)管理IP地址
• 14.4 分配固定IP地址

14.1 動(dòng)態(tài)主機(jī)地址管理協(xié)議

動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP）是一種基于UDP協(xié)議且僅限于在局域網(wǎng)內(nèi)部使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要用于大型的局域網(wǎng)環(huán)境或者存在較多移動(dòng)辦公設(shè)備的局域網(wǎng)環(huán)境中，用途是為局域網(wǎng)內(nèi)部的設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商自動(dòng)分配IP地址等參數(shù)，提供網(wǎng)絡(luò)配置的“全家桶”服務(wù)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，DHCP就是讓局域網(wǎng)中的主機(jī)自動(dòng)獲得網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的服務(wù)。在圖14-1所示的拓?fù)鋱D中存在多臺(tái)主機(jī)，如果手動(dòng)配置每臺(tái)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)會(huì)相當(dāng)麻煩，日后維護(hù)起來(lái)也讓人頭大。而且當(dāng)機(jī)房?jī)?nèi)的主機(jī)數(shù)量進(jìn)一步增加時(shí)（比如有100臺(tái)，甚至1000臺(tái)），這個(gè)手動(dòng)配置以及維護(hù)工作的工作量足以讓運(yùn)維人員崩潰。借助于DHCP，不僅可以為主機(jī)自動(dòng)分配網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，還可以確保主機(jī)使用的IP地址是唯一的，更重要的是，還能為特定主機(jī)分配固定的IP地址。

DHCP的應(yīng)用十分廣泛，無(wú)論是服務(wù)器機(jī)房還是家庭、機(jī)場(chǎng)、咖啡館，都會(huì)見(jiàn)到它的身影。比如，本書(shū)的某位讀者開(kāi)了一家咖啡廳，在為顧客提供咖啡的同時(shí)，還為顧客免費(fèi)提供無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)服務(wù)。這樣一來(lái)，顧客就可以一邊愜意地喝著咖啡，一邊連著無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)刷朋友圈了。但是，作為咖啡廳老板的您，肯定不希望（也沒(méi)有時(shí)間）為每一位造訪(fǎng)的顧客手動(dòng)設(shè)置IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)地址等信息。另外，考慮到咖啡館使用的內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)段一般為192.168.10.0/24（C類(lèi)私有地址），最多能容納的主機(jī)數(shù)為200多臺(tái)。而咖啡廳一天的客流量肯定不止200人。如果采用手動(dòng)方式為他們分配IP地址，則當(dāng)他們?cè)陔x開(kāi)咖啡廳時(shí)并不會(huì)自動(dòng)釋放這個(gè)IP地址，這就可能出現(xiàn)IP地址不夠用的情況。這一方面會(huì)造成IP地址的浪費(fèi)，另外一方面也增加了IP地址的管理成本。而使用DHCP，這一切都迎刃而解—老板只需安心服務(wù)好顧客，為其提供美味的咖啡；顧客通過(guò)運(yùn)行DHCP的服務(wù)器自動(dòng)獲得上網(wǎng)所需的IP地址，等離開(kāi)咖啡廳時(shí)IP地址將被DHCP服務(wù)器收回，以備其他顧客使用。

圖14-1? DHCP協(xié)議的拓?fù)涫疽鈭D

既然確定在今后的生產(chǎn)環(huán)境中肯定離不開(kāi)DHCP了，那么也就有必要好好地熟悉一下DHCP涉及的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)了。

作用域：一個(gè)完整的IP地址段，DHCP根據(jù)作用域來(lái)管理網(wǎng)絡(luò)的分布、IP地址的分配及其他配置參數(shù)。

超級(jí)作用域：用于管理處于同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)邏輯子網(wǎng)段，它包含了可以統(tǒng)一管理的作用域列表。

排除范圍：把作用域中的某些IP地址排除，確保這些IP地址不會(huì)分配給DHCP客戶(hù)端。

地址池：在定義了DHCP的作用域并應(yīng)用了排除范圍后，剩余的用來(lái)動(dòng)態(tài)分配給客戶(hù)端的IP地址范圍。

租約：DHCP客戶(hù)端能夠使用動(dòng)態(tài)分配的IP地址的時(shí)間。

預(yù)約：保證網(wǎng)絡(luò)中的特定設(shè)備總是獲取到相同的IP地址。

14.2 部署dhcpd服務(wù)程序

dhcpd是Linux系統(tǒng)中用于提供DHCP的服務(wù)程序。盡管DHCP的功能十分強(qiáng)大，但是dhcpd服務(wù)程序的配置步驟卻十分簡(jiǎn)單，這也在很大程度上降低了在Linux中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)主機(jī)管理服務(wù)的門(mén)檻。

在確認(rèn)軟件倉(cāng)庫(kù)配置妥當(dāng)之后，安裝dhcpd服務(wù)程序，其軟件包名稱(chēng)為dhcp-server：

[root@linuxprobe ~]# dnf install -y dhcp-server
Updating Subscription Management repositories.
Unable to read consumer identity
This system is not registered to Red Hat Subscription Management. You can use subscription-manager to register.
AppStream                                               3.1 MB/s | 3.2 kB     00:00    
BaseOS                                                  2.7 MB/s | 2.7 kB     00:00    
Dependencies resolved.
========================================================================================
 Package              Arch            Version                     Repository       Size
========================================================================================
Installing:
 dhcp-server          x86_64          12:4.3.6-30.el8             BaseOS          529 k

Transaction Summary
========================================================================================
Install  1 Package
………………省略部分輸出信息………………
Installed:
  dhcp-server-12:4.3.6-30.el8.x86_64                                                    

Complete!

查看dhcpd服務(wù)程序的配置文件內(nèi)容：

[root@linuxprobe ~]# cat /etc/dhcp/dhcpd.conf
#
# DHCP Server Configuration file.
#   see /usr/share/doc/dhcp-server/dhcpd.conf.example
#   see dhcpd.conf(5) man page
#

是的，您沒(méi)有看錯(cuò)！dhcp的服務(wù)程序的配置文件中只有3行注釋語(yǔ)句，這意味著我們需要自行編寫(xiě)這個(gè)文件。如果讀者不知道怎么編寫(xiě)，可以看一下配置文件中第2行的參考示例文件，其組成架構(gòu)如圖14-2所示。

圖14-2? dhcpd服務(wù)程序配置文件的架構(gòu)

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的配置文件應(yīng)該包括全局配置參數(shù)、子網(wǎng)網(wǎng)段聲明、地址配置選項(xiàng)以及地址配置參數(shù)。其中，全局配置參數(shù)用于定義dhcpd服務(wù)程序的整體運(yùn)行參數(shù)；子網(wǎng)網(wǎng)段聲明用于配置整個(gè)子網(wǎng)段的地址屬性。

考慮到dhcpd服務(wù)程序配置文件的可用參數(shù)比較多，這里挑選了最常用的參數(shù)（見(jiàn)表14-1），并逐一進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，以便為接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。

表14-1??????????????????????? dhcpd服務(wù)程序配置文件中使用的常見(jiàn)參數(shù)以及作用

14.3 自動(dòng)管理IP地址

DHCP的設(shè)計(jì)初衷是為了更高效地集中管理局域網(wǎng)內(nèi)的IP地址資源。DHCP服務(wù)器會(huì)自動(dòng)把IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、DNS地址等網(wǎng)絡(luò)信息分配給有需要的客戶(hù)端，而且當(dāng)客戶(hù)端的租約時(shí)間到期后還可以自動(dòng)回收所分配的IP地址，以便交給新加入的客戶(hù)端。

為了讓實(shí)驗(yàn)更有挑戰(zhàn)性，來(lái)模擬一個(gè)真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境的需求：

“機(jī)房運(yùn)營(yíng)部門(mén)：明天會(huì)有100名學(xué)員自帶筆記本電腦來(lái)我司培訓(xùn)學(xué)習(xí)，請(qǐng)保證他們能夠使用機(jī)房的本地DHCP服務(wù)器自動(dòng)獲取IP地址并正常上網(wǎng)”。

機(jī)房所用的網(wǎng)絡(luò)地址及參數(shù)信息如表14-2所示。

表14-2?????????????????????????????????????? 機(jī)房所用的網(wǎng)絡(luò)地址以及參數(shù)信息

在了解了真實(shí)需求以及機(jī)房網(wǎng)絡(luò)中的配置參數(shù)之后，按照表14-3來(lái)配置DHCP服務(wù)器以及客戶(hù)端。

表14-3??????????????????????????????????? DHCP服務(wù)器以及客戶(hù)端的配置信息

前文講到，作用域一般是個(gè)完整的IP地址段，而地址池中的IP地址才是真正供客戶(hù)端使用的，因此地址池應(yīng)該小于或等于作用域的IP地址范圍。另外，由于VMware Workstation虛擬機(jī)軟件自帶DHCP服務(wù)，為了避免與自己配置的dhcpd服務(wù)程序產(chǎn)生沖突，應(yīng)該先按照?qǐng)D14-3和圖14-4將虛擬機(jī)軟件自帶的DHCP功能關(guān)閉。

圖14-3? 單擊虛擬機(jī)軟件的“虛擬網(wǎng)絡(luò)編輯器”菜單

圖14-4? 關(guān)閉虛擬機(jī)自帶的DHCP功能

可隨意開(kāi)啟幾臺(tái)客戶(hù)端，準(zhǔn)備進(jìn)行驗(yàn)證。但是一定要注意，DHCP客戶(hù)端與服務(wù)器需要處于同一種網(wǎng)絡(luò)模式—僅主機(jī)模式（Hostonly），否則就會(huì)產(chǎn)生物理隔離，從而無(wú)法獲取IP地址。建議開(kāi)啟1～3臺(tái)客戶(hù)端虛擬機(jī)驗(yàn)證一下效果就好，以免物理主機(jī)的CPU和內(nèi)存的負(fù)載太高。

在確認(rèn)DHCP服務(wù)器的IP地址等網(wǎng)絡(luò)信息配置妥當(dāng)后，就可以配置dhcpd服務(wù)程序了。請(qǐng)注意，在配置dhcpd服務(wù)程序時(shí)，配置文件中的每行參數(shù)后面都需要以分號(hào)（;）結(jié)尾，這是規(guī)定。另外，dhcpd服務(wù)程序配置文件內(nèi)的參數(shù)都十分重要，因此在表14-4中羅列出了每一行參數(shù)，并對(duì)其用途進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。

[root@linuxprobe ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf
ddns-update-style none;
ignore client-updates;
subnet 192.168.10.0 netmask 255.255.255.0 {
        range 192.168.10.50 192.168.10.150;
        option subnet-mask 255.255.255.0;
        option routers 192.168.10.1;
        option domain-name "linuxprobe.com";
        option domain-name-servers 192.168.10.1;
        default-lease-time 21600;
        max-lease-time 43200;
}

表14-4?????????????????????????? dhcpd服務(wù)程序配置文件中使用的參數(shù)以及作用

在紅帽認(rèn)證考試以及生產(chǎn)環(huán)境中，都需要把配置過(guò)的dhcpd服務(wù)加入到開(kāi)機(jī)啟動(dòng)項(xiàng)中，以確保當(dāng)服務(wù)器下次開(kāi)機(jī)后dhcpd服務(wù)依然能自動(dòng)啟動(dòng)，并順利地為客戶(hù)端分配IP地址等信息。真心建議大家能養(yǎng)成“配置好服務(wù)程序，順手加入開(kāi)機(jī)啟動(dòng)項(xiàng)”的好習(xí)慣。

[root@linuxprobe ~]# systemctl start dhcpd
[root@linuxprobe ~]# systemctl enable dhcpd
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/dhcpd.service → /usr/lib/systemd/system/dhcpd.service.

把dhcpd服務(wù)程序配置妥當(dāng)之后就可以開(kāi)啟客戶(hù)端來(lái)檢驗(yàn)IP分配效果了。在日常工作中，Windows 10是主流的桌面操作系統(tǒng)，所以只要確保兩個(gè)主機(jī)都處于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模式內(nèi)，然后像如圖14-5那樣設(shè)置Windows系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)為DHCP模式，再稍等片刻即可自動(dòng)獲取到網(wǎng)卡信息了，如圖14-6所示。特別方便！

圖14-5? 設(shè)置網(wǎng)卡模式

圖14-6? 自動(dòng)獲取到IP地址

如果是在生產(chǎn)環(huán)境中配置dhcpd服務(wù)，則有可能會(huì)因?yàn)镈HCP沒(méi)有被防火墻放行而導(dǎo)致失敗，此時(shí)執(zhí)行下面的命令即可：

[root@linuxprobe ~]# firewall-cmd --zone=public --permanent --add-service=dhcp
success
[root@linuxprobe ~]# firewall-cmd --reload
success

在正常情況下，DHCP的運(yùn)作會(huì)經(jīng)歷4個(gè)過(guò)程：請(qǐng)求、提供、選擇和確認(rèn)。當(dāng)客戶(hù)端順利獲得一個(gè)IP地址及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息后，就會(huì)發(fā)送一個(gè)ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議）請(qǐng)求給服務(wù)器。在dhcpd服務(wù)程序收到這條信息后，也不會(huì)再把這個(gè)IP地址分配給其他主機(jī)，從根源上避免了IP地址沖突的情況。

14.4 分配固定IP地址

在DHCP協(xié)議中有個(gè)術(shù)語(yǔ)是“預(yù)約”，它用來(lái)確保局域網(wǎng)中特定的設(shè)備總是獲取到固定的IP地址。換句話(huà)說(shuō)，就是dhcpd服務(wù)程序會(huì)把某個(gè)IP地址私藏下來(lái)，只將其用于相匹配的特定設(shè)備。這有點(diǎn)像高檔餐廳的預(yù)約服務(wù)，雖然客人還沒(méi)有到場(chǎng)，但是桌子上會(huì)放個(gè)寫(xiě)著“已預(yù)定”的小牌子。

要想把某個(gè)IP地址與某臺(tái)主機(jī)進(jìn)行綁定，就需要用到這臺(tái)主機(jī)的MAC地址。這個(gè)MAC地址即網(wǎng)卡上一串獨(dú)立的標(biāo)識(shí)符，具備唯一性，因此不會(huì)存在沖突的情況。在Linux系統(tǒng)中查看MAC地址的示例如圖14-7所示，在Windows系統(tǒng)中查MAC地址的示例如圖14-8所示。

圖14-7? 在Linux系統(tǒng)中查看網(wǎng)卡MAC地址

圖14-8? 在Windows系統(tǒng)中查看網(wǎng)卡MAC地址

在Linux系統(tǒng)或Windows系統(tǒng)中，都可以通過(guò)查看網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)來(lái)獲知主機(jī)的MAC地址。在dhcpd服務(wù)程序的配置文件中，按照如下格式將IP地址與MAC地址進(jìn)行綁定。

如果不方便查看主機(jī)的MAC地址，該怎么辦呢？比如，要給老板使用的主機(jī)綁定IP地址，總不能隨便就去查看老板的主機(jī)信息吧。針對(duì)這種情況，這里告訴大家一個(gè)好辦法。我們首先啟動(dòng)dhcpd服務(wù)程序，為老板的主機(jī)分配一個(gè)IP地址，這樣就會(huì)在DHCP服務(wù)器本地的日志文件中保存這次的IP地址分配記錄。然后查看日志文件，就可以獲悉主機(jī)的MAC地址了（即下面加粗的內(nèi)容）。

[root@linuxprobe ~]# tail -f /var/log/messages
………………省略部分輸出信息………………
Mar 22 00:28:54 linuxprobe cupsd[1206]: REQUEST linuxprobe.com- - "POST / HTTP/1.1" 200 183 Renew-Subscription client-error-not-found
Mar 22 00:29:35 linuxprobe dhcpd[30959]: DHCPREQUEST for 192.168.10.50 from 00:0c:29:dd:f2:22 (DESKTOP-3OGV50E) via ens160
Mar 22 00:29:35 linuxprobe dhcpd[30959]: DHCPACK on 192.168.10.50 to 00:0c:29:dd:f2:22 (DESKTOP-3OGV50E) via ens160

之前劉遄老師在線(xiàn)下講課時(shí)，講完DHCP服務(wù)后總會(huì)看到有些學(xué)員在撓頭。起初我很不理解，畢竟dhcpd服務(wù)程序是Linux系統(tǒng)中一個(gè)很簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，總共就那么十幾行的配置參數(shù)，大家還能寫(xiě)錯(cuò)？后來(lái)發(fā)現(xiàn)了原因—有些學(xué)員是以Windows系統(tǒng)為對(duì)象進(jìn)行的IP與MAC地址的綁定實(shí)驗(yàn)。而在Windows系統(tǒng)中看到的MAC地址，其格式類(lèi)似于00-0c-29-dd-f2-22，間隔符為減號(hào)（-）。但是在Linux系統(tǒng)中，MAC地址的間隔符則變成了冒號(hào)（:）。

[root@linuxprobe ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf?
ddns-update-style none;
ignore client-updates;
subnet 192.168.10.0 netmask 255.255.255.0 {
        range 192.168.10.50 192.168.10.150;
        option subnet-mask 255.255.255.0;
        option routers 192.168.10.1;
        option domain-name "linuxprobe.com";
        option domain-name-servers 192.168.10.1;
        default-lease-time 21600;
        max-lease-time 43200;
        host linuxprobe {
                hardware ethernet 00:0c:29:dd:f2:22;
                fixed-address 192.168.10.88;
                }
}

確認(rèn)參數(shù)填寫(xiě)正確后就可以保存并退出配置文件，然后就可以重啟dhcpd服務(wù)程序了。

[root@linuxprobe ~]# systemctl restart dhcpd

需要說(shuō)明的是，如果您剛剛為這臺(tái)主機(jī)分配了IP地址，由于它的IP地址租約時(shí)間還沒(méi)有到期，因此不會(huì)立即換成新綁定的IP地址。要想立即查看綁定效果，則需要重啟一下客戶(hù)端的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如圖14-9所示。

?

圖14-9 重啟網(wǎng)卡設(shè)備

然后就能看到效果了，如圖14-10所示。

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